CN105143166B

CN105143166B - 对‑丙基苯甲醛的生产

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Publication number: CN105143166B
Application number: CN201480007023.3A
Authority: CN
Inventors: T.吴
Original assignee: Albemarle Corp
Current assignee: WR Grace and Co Conn
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2017-09-15
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: US9567278B2; WO2014151608A3; AU2014233738A1; WO2014151608A8; AU2014233738B2; MX362233B; EP2970073A2; CA2898675A1; CA2898675C; EP2970073B1; WO2014151608A2; CN105143166A; US20150368175A1; JP6466396B2; JP2016516038A; MX2015011252A

Abstract

本发明是一种用于制备4‑烷基苯甲醛(对‑烷基苯甲醛)的方法。在卤化铝和氢卤酸的存在下，使在包括至少一种具有3至15个碳的范围内的脂族溶剂的溶剂中溶剂化的烷基苯与一氧化碳反应。相对于其他方法，减少了歧化并增加了对‑烷基苯甲醛的比例。

Description

对-丙基苯甲醛的生产

相关申请的引用

本申请要求2013年3月15日提交的共同所有的和共同未决的美国临时专利申请第61/791,393号的优先权的权益，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于生产对-丙基苯甲醛的方法。

背景

总体而言，对-丙基苯甲醛的生产已经受到了低收率和/或要求在高压下使用危险的反应物和试剂的阻碍。诸如Duff甲酰化(丙基苯在三氟乙酸中与六胺的甲酰化以得到对-丙基苯甲醛)的方法产生相对低的对位异构体的收率。在1897年，由Gattermann和Koch首先报道了在氯化氢和氯化铝的存在下烷基苯与一氧化碳的甲酰化以得到对-丙基苯甲醛。(Gattermann和Koch，Chemische Berichte,1897,30,1622.)。被称为“Gattermann-Koch”反应的此反应已由Crounse综述在Organic Reactions,1949,5,290中并由Olah和Huhn综述在Friedel-Crafts and Related Reactions,1964,第3卷,第2部分,1153中。使用与氯化氢和三氯化铝的Gattermann-Koch反应通常得到相对于邻位和间位异构体增加的对位产物的生产。其他方法，例如在氟化氢及三氟化硼的存在下丙基苯与一氧化碳的Gattermann-Koch羰基化(在这种情况下)需要在高压下使用危险的化合物，即，氟化氢和三氟化硼。

已经观察到烷基苯在氯化铝存在下经历歧化(烷基化和脱烷基化)。在所述歧化中，催化剂使丙基苯底物的烷基取代基转移到另一个芳族分子(例如丙基苯反应物的分子)，产生诸如二丙基苯和苯的芳族杂质。还可能形成三丙基苯杂质。甲酰化产物还可经历歧化，产生另外的杂质种类。这些副产物杂质通常以所需的甲酰化对位产物为代价而形成，因此产生降低的所需产物的收率。在氯化铝存在下烷基苯的歧化在本领域中通常是已知的并且已通过Crounse,J.Am.Chem.Soc.,1949,71,1263以及Baddeley和Kenner,J.Chem.Soc.,1935,303报道。

Gattermann-Koch反应已在各种芳族溶剂中如苯、硝基苯、氯苯以及卤代烃或过量的待被甲酰化的芳族化合物中进行。美国专利4,622,429公开了当苯作为溶剂使用时甲酰化产物的相对低的收率。美国专利4,195,040和德国专利DE403,489分别采用氯苯和硝基苯作为溶剂。代替过量的芳族反应物，苯在一定程度上已被用于减少歧化的影响以及增加烷基苯甲醛的收率。尽管有这些努力，但是对于Gattermann-Koch型甲酰化反应而言存在降低歧化产物的发生率的需求，而此需求相对于当前的方法可以提高对位产物选择性。

发明内容

值得注意的是，已经发现在Gattermann-Koch型反应中使用脂族烃作为溶剂可以提高对位异构体收率，并显著地降低歧化的发生率。通常，脂族烃溶剂没有被认为适合作为Gattermann-Koch甲酰化中的溶剂，因为氯化铝和盐酸通常在脂族烃中具有显著低于在芳族烃中的溶解度。然而，已经发现当在氯化铝和卤化氢的存在下烷基化的苯化合物在脂族溶剂中与一氧化碳发生羰基化时，羰基化的选择性有利于比本领域中已知的其他羰基化反应更大程度地形成对位异构体。另外，所述歧化(烷基转移)反应也相对于其他Gattermann-Koch反应显著地减少。

概括地说，本发明是一种用于制备4-烷基苯甲醛的方法，所述方法包括在卤化铝和氢卤酸的存在下，使在包括至少一种具有3至15个碳的范围内的脂族溶剂的溶剂中溶剂化的烷基苯与一氧化碳反应。

在另一个实施方案中，本发明是一种用于合成4-烷基-苯甲醛的方法，所述方法包括以下步骤：

A)将烷基苯、卤化铝和至少一种具有3至15个碳的范围内的脂族烃溶剂加入反应器；

B)将所述反应器的内容物冷却至0至-50℃；

C)将足以将所述反应器装填至约25psig至约200psig HCl的范围内的压力的量的氢卤酸加入所述反应器；

D)将足以将所述反应器装填至约200psig至约2000psig的范围内的压力的量的一氧化碳加入所述反应器；以及

E)使反应器内的反应温度维持在一个或多个在约-50℃至约20℃的范围内的温度；

由此合成4-烷基苯甲醛。在一个实施方案中，所述氢卤酸与烷基苯的摩尔比是一个或多个在1:1至20:1的范围内的比。

虽然预期即使在其中不允许完成所述反应的情况下也能够获得所述方法的益处，但是在优选的实施方案中允许所述反应进行直到至少接近完成(如果不是，直到反应完成)。

根据本发明进行的甲酰化反应通常产生相对于间位异构体、邻位异构体以及所有歧化产物的令人意外的高收率的对位异构体。因此，在一些实施方案中，本发明包括上述其中产生了相对于其他异构体和歧化产物如此之高的量的对位产物的方法，其中在反应完成之后且任选地在反应完成之前，所述反应混合物的气相色谱分析表示形成了相对于所有的芳族反应产物(即，邻位和间位异构体以及DNPB和DPBA歧化反应产物)大于85GC面积％的对位异构体。所述反应还可以提供相对于邻位和间位异构体的对位异构体的优异选择性。在其他实施方案中，本发明包括如上述步骤a-d中的方法，其中所述反应在反应器内进行直到氯化铝被用完并且邻位:间位:对位异构体之比使得对位异构体相对于合并的邻位-和间位-和对位-异构体为至少90GC面积％。

发明详述

令人意外地，已经发现在脂族溶剂中、或在脂族和芳族溶剂的混合物、而不是仅迄今已实践的芳族溶剂中实施Gattermann-Koch甲酰化可显著地增加在甲酰化反应产物分布中的对位异构体收率。不意欲受到理论的束缚，增加的收率被认为是由于经历歧化的正烷基苯底物的量的减少，因为发明人已经发现，使用脂族溶剂具有减少歧化的发生率的效果，从而使得多取代的歧化产物(诸如例如DNPB(二正丙基苯)和DPBA(二丙基苯甲醛))的形成显著降低，在一些情况下至忽略不计的水平。例如，已经发现使用脂族溶剂代替芳族溶剂(或与其一起)可将歧化产物的发生率减少多达75％至95％。以上可以通过将比较例1和比较例2与实施例12和实施例13进行比较而看出。

使用脂族化合物作为溶剂导致歧化反应的出乎意料地有效抑制。例如，如通过将实施例11与比较例1进行比较所示，如果使用脂族溶剂，则将芳族反应物比例减少大约一半可以将歧化产物(DNPB)和(DPBA)的量减少超过10倍。根据本领域技术人员可以预料就在反应物占优势至完全排除其他溶剂种类之前歧化反应就已经达到其最大速率(作为芳族反应物的功能)的事实，这样的结果是甚至更加显著的。

除非另有规定，本文所讨论的邻位-、间位-和对位-产物的收率是基于消耗的正丙基苯(NPB)的量。已知氯化铝被视为Gatterman-Koch反应中的催化剂。然而，当水的加入被用于得到产物和氯化铝时，它也是反应参与者，并且被认为在反应结束时被释放。因此，即使氯化铝可能满足催化剂的定义，但它也是一种限速反应物，并因此以通常被认为是过量催化的量使用。

在本发明的一些实施方案中，所述脂族烃溶剂包含大于90重量％的正烷烃。在进一步的实施方案中，所述溶剂包括大于95重量％的下述的一种或多种：丙烷、正丁烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、正十三烷、正十四烷和正十五烷。

此外，本发明人还发现，使用包含仲、叔和季脂族异构体(例如支链异构体和环异构体)的脂族溶剂促进了比使用伯脂族异构体观察到的甚至更高收率的对位产物的形成。已经观察到，形成的二正丙基苯(DNPB)和二丙基苯甲醛(DPBA)的减少可以使得歧化产物(DNPB和DPBA)与全部所有芳族产物(即，DNPB；DPBA；和邻位、间位和对位NPBA)之比相对于使用正-异构体减少了40％、50％、60％、多至75％-95％(将实施例3、4、5和13与实施例1、2和12进行比较)，并且在一些情况下，相对于芳族溶剂减少了多至90.0％-99.5％(即，若干个数量级)(将实施例3、4、5和13与比较例1和2进行比较)。表明通过使用支链和/或环脂族溶剂观察到的对位产物收率的增加(甚至高于对于非支链脂族溶剂所示的)是以歧化为代价。这样的发现是完全出乎意料的。

因此，在一些实施方案中，所述脂族烃溶剂包含大于10重量％的支链异构体。在进一步的实施方案中，所述溶剂包含下述的一种或多种：丁烷、异丁烷、戊烷、异戊烷、新戊烷、己烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2,2-二甲基丁烷、2,3-二甲基丁烷、庚烷、2-甲基己烷、3-甲基己烷、2,2-二甲基戊烷、2,3-二甲基戊烷、2,4-二甲基戊烷、辛烷、异辛烷、2,2-二甲基己烷、2,2,3,3-四甲基丁烷、壬烷、癸烷和各种商业石油馏出物及其混合物。市售的混合物的实例包括Isopar^TM、Isopar-C^TM(主要是异辛烷或2,2,4-三甲基戊烷)和Exxsol^TM。

在通常被认作含脂族环的溶剂、以及通常具有“支链”构型的脂族溶剂的溶剂的情况下，已经表现出了提高的对位异构体的形成。与支链异构体一样，已观察到形成的二正丙基苯(DNPB)和DPBA(二丙基苯甲醛)的减少可以使得歧化产物(DNPB和DPBA)与全部所有芳族产物(即，DNPB；DPBA；和邻位、间位和对位NPBA)之比相对于使用正-异构体减少了40％、50％、60％、多达75％至95％(将实施例3、4、5和13与实施例1、2和12进行比较)，并且在一些情况下，相对于芳族溶剂减少了多至90.0％-99.5％(即，再一次地，与支链异构体一样，若干个数量级)(将实施例3、4、5和13与比较例1和2进行比较)。认为一些具有过量伯结构的结构的溶剂组分是必需的，以便获得超低的歧化。事实上，二正丙基苯(DNPB)的量基于消耗的烷基苯反应物的重量为约1.5％、1.0％或甚至更少。

因此，在一些实施方案中，所述脂族烃溶剂包含大于5重量％的环脂族异构体。在进一步的实施方案中，所述溶剂包含下述的一种或多种：烷基取代的环戊烷、烷基取代的环己烷、烷基取代的环庚烷、烷基取代的环辛烷、萘烷、环戊烷、环己烷、环庚烷、环辛烷、甲基环戊烷、甲基环己烷、二甲基环戊烷、二甲基环己烷等。“烷基取代的”是指含有一个或多个烷基取代基的脂族环。烷基取代的环脂族化合物可以是单、二、三或四取代的，并且优选的烷基取代基是甲基、乙基、异丙基、正丙基、异丁基、叔丁基、正丁基、仲丁基等。

卤化铝可以是氯化铝或溴化铝。优选的卤化铝是氯化铝。烷基苯反应物与氯化铝的常规摩尔比约为1:1。烷基苯和氯化铝两者可以得到充分的利用。在现实中，不希望的歧化反应可能会消耗部分烷基苯反应物，但本发明方法使这样的损耗最小化。尽管过量的氯化铝不会妨碍从业者实现本发明方法的益处，但是过量的固体氯化铝试剂会导致操作的复杂性。相对于烷基苯反应物过量的氯化铝通常不会显著地影响基于消耗的烷基苯反应物的收率。

总体而言，为了便于后处理过程中的操作，在某种程度上优选含有相对于氯化铝稍微过量的烷基苯反应物，以促进氯化铝的完全反应，以得到液体形式的芳族醛-氯化铝络合物。

在任何未反应的或过量的烷基苯反应物保留在产物中的情况下，可以在分离并提纯反应产物之后将其回收。

总体而言，即使在其中不允许完成所述反应的情况下也能够获得本发明方法的益处。在优选的实施方案中，允许反应继续进行，直至其至少接近完成，如果不是，直到反应完成。优选实施步骤E)直到二氧化碳反应物的摄取停止或减少到可忽略的水平。完整地说，它是指一氧化碳反应物的摄取停止或至少减慢到基于限制反应物的摩尔数每分钟小于0.01摩尔％的速率。在优选的实施方案中，氯化铝是限制反应物。这是可能的，因为氯化铝(它通常被归类为催化剂)实际上在甲酰化反应中被暂时消耗。它最终通过将水加入反应混合物而从反应产物中释放出来，从而每分子的甲酰化产物得到一分子的氯化铝。在大多数反应空间中，装填一氧化碳反应物至所需的压力将产生极大过量的氯化铝反应物，并且因此一氧化碳通常不是限制反应物。(然而，在一些情况下，反应器的压力极限可能低于上述范围的下限，在这样的情况下，一氧化碳可能是限制反应物)。在其他情况下，烷基苯反应物可以是限制反应物。在另一实施方案中，CO被不断地供给以使压力保持在期望的范围内。

在本文中使用的词语“溶剂”的意思应在下面的上下文中理解。因为氯化铝作为反应物参与了本发明的甲酰化反应，并仅在反应完成之后以其原来的形式被释放出来(即，通过将水加入芳族反应产物，以得到(除其他以外)芳族醛和氯化铝)，所以它起到收率限制反应物的作用。在本文所描述的反应中，氯化铝可被用作相对于芳族反应物的限制试剂，并且因此，在反应结束时，可能部分量的芳族反应物材料保持为未反应的。

此外，不存在要求所述溶剂是100％脂族的要求。例如，芳族反应物可以相对于氯化铝以大量过量地被反应。所述过量物基本上起到芳族溶剂的作用，并且也可以取而代之地是许多其他芳族溶剂中的一种或多种。

因此，在本文中使用的词语“溶剂”是指保持未甲酰化的液体组分，不管该组分是否是与反应物相同的化合物。例如，在本文公开的一些实验性测试中，正丙基苯被用作反应物，并且由于其以大量过量使用(相对于氯化铝)，因此它可作为在其中发生甲酰化的溶剂。在其他实例中，正丙基苯反应物以仅少许过量与脂族化合物一起使用，所述脂族化合物诸如例如用作主要溶剂的MCH(甲基环己烷)。在后一种情况下，用于本文目的的溶剂被认为是脂族化合物，以及过量的正丙基苯反应物。本文提供的数值参数反映了这样的指定。

词语溶剂的意思可包括纯的化合物，例如在以大量过量使用正烷基苯反应物而无其他溶剂的情况下；或者，在所述正烷基苯反应物不以过量使用并且另一种化合物以溶剂容量使用的情况下。所述溶剂也可以是化合物的混合物、组合、或共混物，例如在包括溶剂容量的脂族化合物以及过量的芳族化合物(例如，起始材料)的实验性测试中。

在给定的反应中，氯化铝的量可以不同于被认为是“溶剂”的材料的量。例如，当正烷基苯反应物以氯化铝反应物的量的化学计量过量存在时，出于本发明目的认为所述过量物是芳族溶剂。另一方面，如果氯化铝以过量于正烷基苯反应物存在，所有的正烷基苯反应物将被认为是溶剂，而不管什么样的其他组分存在于反应器中。

总体而言，已经发现，如本文所示当脂族化合物以溶剂容量使用时，芳族化合物(包括反应物和溶剂两者)的歧化反应相对于使用芳族溶剂的反应被意想不到地降低到非常低的水平。

本文中所描述的发现有可能减少歧化杂质的形成，并通过使用溶剂混合物、共混物或组合提高了由氯化铝介导的甲酰化的对-正烷基苯甲醛异构体的产生。例如，使用过量的芳族反应物作为溶剂来使正烷基苯甲酰化可能是方便的。在这样的情况下，无需为了实现本发明的益处而完全地转换溶剂。如本文所述，脂族溶剂可以与芳族溶剂一起增加，从而得到减少的杂质和增加的对位异构体的形成。支链脂族溶剂和/或环脂族溶剂可用于提供特别优良的效率。总体而言，可以预期使用在约90至约100重量％的范围内的正异构体的混合物使对位异构体的比例升至约75％至约95％的范围内，基于相对于通过芳族溶剂进行的相同方法观察到的对位异构体的比例。可以预期使用约30至约100重量％的范围内的支链和/或环烷烃的混合物使对位异构体的比例提高至约90.0％至约99.5％的范围内，基于相对于通过芳族溶剂进行的相同方法观察到的对位异构体的比例。可以预期支链、环状和正烷烃的混合物得到相对于对-烷基苯甲醛增强和歧化抑制的中间效应。在一些实施方案中，将正烷烃溶剂、支链脂族溶剂和/或环脂族溶剂或其混合物，诸如例如正己烷、支链己烷异构体和甲基环己烷或其组合加入芳族溶剂。

在又其他的实施方案中，加入一种或多种芳族溶剂的正-溶剂、支链溶剂和/或环状溶剂或其混合物的量足以使得通过GC或NMR分析得到的对-烷基苯甲醛相对于邻位和间位异构体的比例大于90％。

所述正烷基苯反应底物可简单地为苯或甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基或甚至更高级的正烷基取代的苯。应当指出，预期烷基取代的苯底物而不是正烷基取代的底物当用于本发明的方法中时将显示某种程度的对位选择性和歧化抑制。例如，可以使用被使得连接至芳环上的烷基是伯、仲或叔烷基(例如分别是异丁基苯、仲丁基苯或叔丁基苯的情况)的支链烷基取代的芳族底物。

氢卤酸(卤化氢)是Gattermann-Koch反应中的催化剂，并且它在反应中不被消耗。氢卤酸的优选形式是无水的气体。氯化氢的量可以对此反应的反应速率产生显著的影响。在一个实施方案中，所述卤化氢与烷基苯反应物的摩尔比是1:1至20:1。卤化氢与烷基苯反应物的优选摩尔比是2:1至5:1。还已发现在高的卤化氢压力和/或相对低的反应温度下进行此反应具有有利于对位异构体形成的效果。因此，在一些实施方案中，在步骤(C)中，氢卤酸的量是足以将反应器装填至一个或多个在约25psig至约200psig的范围内、或在其他实施方案中在约40psig至约130psig的范围内的压力的量。在其他实施方案中，氢卤酸的量是足以将反应器装填至一个或多个在约80psig至约120psig的范围内的压力的量。在其他实施方案中，反应温度是在约-35℃至约20℃的范围内，并且在其他实施方案中，在约-35℃至约5℃的范围内。

一氧化碳(CO)是Gattermann-Koch反应中的反应物并且CO随着反应的进行而被消耗。如果需要，卤化氢(催化剂)和一氧化碳(反应物)两者都存在于反应器的顶部空间中，优选在大于约250psig的总压力下，从而使得反应以可观的速率进行直至基本完成。CO反应物和卤化氢可以以任何顺序装填。它们可以被分别装填，从而使得一个的装填在另一个的装填之前结束。或者，它们可以同时被装填。在一个实施方案中，在步骤(D)中，一氧化碳的量足以将反应器装填至约300psig至约1000psig的总压力。在另一个实施方案中，在步骤(D)中，足以使反应进行至完成的时间是约4小时或更少。

在反应器中的压力可随着因烷基苯反应物的甲酰化以形成烷基苯甲醛产物而导致反应器顶部空间中CO的量减少而降低。可允许增加反应器的CO的装填，即使在反应开始之后的点。例如，所述装填可以在反应期间增加以保持相对稳定的压力。或者，如果CO含量降低，使得反应速率减慢到过多的程度，则可以用CO装填反应器以提高反应速率。

如在本文其他地方所提到的，无需为了实现本发明的益处而使反应完成。“完成”是指直到收率限制反应物(烷基苯、一氧化碳或氯化铝，这取决于哪个是最短的化学计量供给)被用完。例如，所述反应可以例如通过用水淬灭反应混合物而停止，并分离出烷基苯甲醛产物。

Gattermann-Koch反应包括反应混合物中的三种物理形式，例如固体(氯化铝)、液体(烷基苯反应物和脂族烃溶剂)和气体(卤化氢和一氧化碳)。总体而言，反应物、溶剂和催化剂(烷基苯、一氧化碳、脂族烃、卤化氢和氯化铝)可以以所有可能的顺序及组合分别装填。可选地，它们可以同时被装填。在实践中，装填顺序在很大程度上取决于可用设备的能力和安全操作建议。例如，如果设备不能在压力下装填液体和固体，则可先装填液体和固体。

在反应器(诸如例如，高压釜)中方便地进行所述方法。在一个优选的实施方案中，烷基苯反应物、脂族溶剂和氯化铝反应物都在无水条件下(如在氮气或其他惰性气体保护下)被装填至高压釜。所述反应器的装填温度不是关键的，并且所述装填可以在室温下进行。然后将反应器密封，并搅拌其内容物(如果需要)，并将反应器的温度冷却至约20至约-50℃的范围内、并且更优选约0至-30℃的范围内的温度。然后可以用氢卤酸(盐酸或氢溴酸)将反应器装填至约25至约200psig的范围内、并且更优选约40至约130psig的范围内的压力。优选氢卤酸是无水的。在一个优选的实施方案中，在加入氢卤酸的过程中使反应温度保持在一个或多个低于-10℃的温度，例如约-20℃。在一个实施方案中，至少部分地通过将氢卤酸加入反应器的速率来控制所述温度。

用CO将反应器加压至优选约200至约2000psig的范围内的压力或高至装置的压力极限、并且更优选约300psig至约1000psig的范围内。

一旦将反应物、溶剂和催化剂装入反应器，则将反应器的温度提高至观察到CO的受控消耗的点可以是有益的。例如，可以将反应器的温度缓慢升高到在约-40至约20℃的范围内、并且更优选在-25至0℃的范围内的温度。例如，使反应在前述温度下保持约0.5至约5小时的范围内的时间可以是有益的。然而，直到CO消耗减慢的时间可以取决于该批次的大小，并且可能需要比上述范围更长和更短的时间。使反应温度在0至-35℃的范围内保持30至120分钟。反应温度取决于装入的HCl的量，但将反应冷却至上述范围内的温度是有益的，无论所用的氯化氢量如何。一旦CO的消耗已几乎停止，则可缓慢地增加反应温度。例如，反应器温度可以以每分钟约0.05至约2度的范围内的速率升高至-50至约0℃的范围内的温度。最终温度可以在例如0至20℃的范围内。当CO的消耗已减少或反应已进行到期望的程度时，反应器中的压力可以被释放。如果需要，HCl和剩余的CO可被回收。

氯化铝可通过将反应混合物淬灭至至少化学计量的量的水与反应产物而从正烷基苯甲醛产物中释放出来。例如，可以将反应混合物与化学计量过量的冷水接触，优选在约0至约50℃的范围内的温度下，并优选采用搅拌。其中含有烷基苯甲醛产物的有机相可以被分离和处理。可用于分离苯甲醛反应产物的常用方法包括萃取、蒸馏、色谱方法等。

在许多情况下，基于消耗的烷基苯反应物的对位异构体的收率大于85％、90％、95％或甚至96％。在其他实施方案中，对位产物相比于邻位和间位产物的比例为至少90％、95％、97％或甚至98％。未分离的收率可以通过定量分析(例如，定量色谱方法和NMR方法)测定。

在下述实施例中的所附表格中所报道的数字以基于通过GC分析得到的曲线下面积的积分的百分数表示。所报道的针对邻-/间-/对-的异构体之比的数字基于GC分析被归一化至100。下表中所报道的收率以基于通过NMR分析得到的与内标相关的醛共振的积分的百分数表示。

比较例1

在氮气下将NPB(正丙基苯，35.0g)和氯化铝(10.0g)装入100-mL的Hastelloy C高压釜。将反应器密封并设置在通风橱中。将搅拌设定为500rpm并将反应器冷却至0℃。缓慢地加入无水HCl，直到压力表达到40psig。用CO将反应器加压到450psig并在整个反应过程中使所述CO压力保持在300-450psig。然后使反应温度在0-10℃保持60分钟。通过碱洗涤器(caustic scrubber)缓慢地释放压力。在搅拌下将反应混合物转移到淬灭烧瓶中的100mL/60mL冰水/二氯甲烷混合物。将混合物转移至分离漏斗。收集有机相并通过GC进行分析。通过GC得到的邻-/间-/对-异构体之比为13.3:1.2:85.5。产物混合物含有基于消耗的正丙基苯约23.8GC面积％的歧化产物(二丙基苯和二丙基苯甲醛的总和)。

化合物

苯

NPB

DNPB

邻-NPBA

间-NPBA

对-NPBA

DPBA

邻-/间-/对-

比较例1

n.i.

67.11

3.89

3.05

0.28

21.43

4.01

12.31/1.13/86.56

比较例2

在氮气下将NPB(35.0g)、氯化铝(10.0g)和甲基环戊烷(0.13g)装入100-mL的Hastelloy C高压釜。将反应器密封并设置在通风橱中。将搅拌设定为500rpm并将反应器冷却至10℃。缓慢地加入无水HCl，直到压力表达到50psig。用CO将反应器加压到450psig并在整个反应过程中使所述CO压力保持在200-450psig。历时120分钟将反应温度逐渐地从10℃增至环境温度。通过碱洗涤器缓慢地释放压力。用冰水淬灭反应混合物并用二氯甲烷萃取。收集产物混合物并通过GC和GC/MS进行分析。通过GC得到的邻-/间-/对-异构体之比为26.2:1.4:72.4。产物混合物含有基于消耗的正丙基苯约60.5GC面积％的歧化产物(二丙基苯和二丙基苯甲醛的总和)。

化合物

苯

NPB

DNPB

邻-NPBA

间-NPBA

对-NPBA

DPBA

邻-/间-/对-

比较例2

n.i.

48.00

7.88

4.56

0.24

12.60

23.58

26.2/1.4/72.4

实施例1

在氮气下将正戊烷(20.0g)、正丙基苯(10.0g)和氯化铝(10.0g)装入100-mL的Hastelloy C高压釜。将反应器密封并设置在通风橱中。将搅拌设定为500rpm并将反应器冷却至0℃。缓慢地加入无水HCl，直到压力表达到55psig。用CO将反应器加压到450psig并在整个反应过程中使所述CO压力保持在350-450psig。历时60分钟将温度缓慢增至15℃，直到CO的消耗几乎停止。通过碱洗涤器缓慢地释放压力。在搅拌下将反应混合物转移至淬灭烧瓶中的50g冰水(含有少量的浓HCl)。将混合物转移至分离漏斗。除去底部的水相(58.4g)。收集顶部的有机相(28.5g)并通过GC进行分析。通过GC得到的邻-/间-/对-异构体之比为4.0:1.3:94.7。产物混合物含有基于消耗的正丙基苯约5.6GC面积％的歧化产物(二丙基苯和二丙基苯甲醛的总和)。

实施例2

在氮气下将正庚烷(20.0g)、正丙基苯(10.0g)和氯化铝(10.0g)装入100-mL的Hastelloy C高压釜。将反应器密封并设置在通风橱中。将搅拌设定为500rpm并将反应器冷却至0℃。缓慢地加入无水HCl，直到压力表达到55psig。用CO将反应器加压到450psig并在整个反应过程中使所述CO压力保持在350-450psig。历时60分钟将温度缓慢地增至15℃，直到CO的消耗几乎停止。通过碱洗涤器缓慢地释放压力。在搅拌下将反应混合物转移至淬灭烧瓶中的50g冰水(含有少量的浓HCl)。将混合物转移至分离漏斗。除去底部的水相(59.4g)。收集顶部的有机相(31.2g)并通过GC进行分析。通过GC得到的邻-/间-/对-异构体之比为4.1:1.3:94.6。产物混合物含有基于消耗的正丙基苯约6.2GC面积％的歧化产物(二丙基苯和二丙基苯甲醛的总和)。

实施例3

在氮气下将己烷(异构体的混合物，20.0g)，正丙基苯(10.0g)和氯化铝(10.0g)装入100-mL的Hastelloy C高压釜。将反应器密封并设置在通风橱中。将搅拌设定为500rpm并将反应器冷却至0℃。缓慢地加入无水HCl，直到压力表达到55psig。用CO将反应器加压到450psig并在整个反应过程中使所述CO压力保持在350-450psig。历时60分钟将温度缓慢地增至20℃，直到CO的消耗几乎停止。通过碱洗涤器缓慢地释放压力。在搅拌下将反应混合物转移至淬灭烧瓶中的50g冰水(含有少量的浓HCl)。将混合物转移至分离漏斗。除去底部的水相(59.7g)。收集顶部的有机相(29.3g)并通过GC进行分析。通过GC得到的邻-/间-/对-异构体之比为3.8:1.5:94.8。产物混合物含有基于消耗的正丙基苯约1.4GC面积％的歧化产物(二丙基苯和二丙基苯甲醛的总和)。

化合物	苯	NPB	DNPB	邻-NPBA	间-NPBA	对-NPBA	DPBA	邻-/间-/对-
									实施例1	n.i.	14.01	0.74	3.19	1.06	75.93	4.11	4.0/1.3/94.7
实施例2	n.i.	15.09	1.09	3.23	1.07	74.88	4.17	4.1/1.3/94.6
									实施例3	n.i.	19.70	0.21	2.95	1.15	74.27	0.95	3.8/1.5/94.8

实施例4

在氮气下将甲基环己烷(23.0g)、正丙基苯(10.0g)和氯化铝(10.0g)装入100-mL的Hastelloy C高压釜。将反应器密封并设置在通风橱中。将搅拌设定为500rpm并将反应器冷却至0℃。缓慢地加入无水HBr(16.5g)，直到压力表达到55psig。用CO将反应器加压到500psig并在整个反应过程中使所述CO压力保持在300-500psig。历时20分钟将温度缓慢地增至5℃，然后历时40分钟增至15℃，直到CO的消耗几乎停止。通过碱洗涤器缓慢地释放压力。在搅拌下将反应混合物转移至淬灭烧瓶中的50g冰水(含有少量的浓HCl)。将混合物转移至分离漏斗。除去底部的水相(64.3g)。收集顶部的有机相(33.4g)并通过GC进行分析。通过GC得到的邻-/间-/对-异构体之比是3.3:0.9:95.8。产物混合物含有基于消耗的正丙基苯约0.5GC面积％的歧化产物(二丙基苯和二丙基苯甲醛的总和)。

化合物

苯

NPB

DNPB

邻-NPBA

间-NPBA

对-NPBA

DPBA

邻-/间-/对-

实施例4

n.i.

14.92

<0.1

2.80

0.75

80.27

0.30

3.3/0.9/95.8

实施例5

在氮气下将甲基环己烷(23.0g)、正丙基苯(10.0g)和氯化铝(10.0g)装入100-mL的Hastelloy C高压釜。将反应器密封并设置在通风橱中。将搅拌设定为500rpm并将反应器冷却至-15℃。缓慢地加入无水HCl，直到压力表达到80psig。用CO将反应器加压至500psig并在整个反应过程中使所述CO压力保持在380-500psig。将温度缓慢增至-4℃，直到看到适度的CO消耗速率。将反应混合物在该温度下保持30分钟，然后历时30分钟达到15℃，直到CO的消耗几乎停止。通过碱洗涤器缓慢地释放压力。在搅拌下将反应混合物转移至淬灭烧瓶中的50g冰水(含有少量的浓HCl)。将混合物转移至分离漏斗。除去底部的水相(59.0g)。收集顶部的有机相(34.8g)并通过GC进行分析。通过GC得到的邻-/间-/对-异构体之比为2.4:0.7:96.9。产物混合物含有基于消耗的正丙基苯约0.5GC面积％的歧化产物(苯、二丙基苯和二丙基苯甲醛的总和)。

化合物

苯

NPB

DNPB

邻-NPBA

间-NPBA

对-NPBA

DPBA

邻-/间-/对-

实施例5

0.22

13.92

0.04

2.02

0.62

82.10

0.15

2.4/0.7/96.9

实施例6

在氮气下将己烷(异构体的混合物，20.0g)、正丙基苯(10.0g)和氯化铝(10.0g)装入100-mL的Hastelloy C高压釜。将反应器密封并设置在通风橱中。将搅拌设定为500rpm并将反应器冷却至-15℃。缓慢地加入无水HCl，直到压力表达到80psig。用CO将反应器加压至500psig并在整个反应过程中使所述CO压力保持在380-500psig。将温度缓慢增至-3℃，直到看到适度的CO消耗速率。将反应混合物在该温度下保持20分钟，然后历时40分钟达到18℃，直到CO的消耗几乎停止。通过碱洗涤器缓慢地释放压力。在搅拌下将反应混合物转移至淬灭烧瓶中的50g冰水(含有少量的浓HCl)。将混合物转移至分离漏斗。除去底部的水相(59.8g)。收集顶部的有机相(29.8g)并通过GC和定量NMR进行分析。通过GC得到的邻-/间-/对-异构体之比为2.6:0.7:96.8。产物混合物含有基于消耗的正丙基苯约1.1GC面积％的歧化产物(苯、二丙基苯和二丙基苯甲醛的总和)。通过有机相的定量NMR分析得到的邻-/间-/对-异构体的收率(未分离的)分别为2.06％、0.53％和93.1％。

化合物

苯

NPB

DNPB

邻-NPBA

间-NPBA

对-NPBA

DPBA

邻-/间-/对-

实施例6

0.56

11.48

0.25

2.20

0.57

83.39

0.14

2.6/0.7/96.8

实施例7

在氮气下将己烷(异构体的混合物16.0g)、正丙基苯(20.0g)和氯化铝(20.0g)装入100-mL的Hastelloy C高压釜。将反应器密封并设置在通风橱中。将搅拌设定为500rpm并将反应器冷却至-25℃。缓慢地加入无水HCl，直到压力表达到120psig。用CO将反应器加压至500psig并在整个反应过程中使所述CO压力保持在400-500psig。缓慢地将温度增至-20℃，直到看到适度的CO消耗速率。将反应混合物在该温度下保持30分钟，然后历时30分钟达到10℃，直到CO的消耗几乎停止。通过碱洗涤器缓慢地释放压力。在搅拌下将反应混合物转移至淬灭烧瓶中的60g冰水(含有少量的浓HCl)。将混合物转移至分离漏斗。除去底部的水相(78.5g)并用水(20.0g)洗涤有机相。收集产物混合物(44.0g)并通过GC和定量NMR进行分析。通过GC得到的邻-/间-/对-异构体之比为1.78:0.35:97.87。产物混合物含有基于消耗的正丙基苯约0.5GC面积％的歧化产物(苯、二丙基苯和二丙基苯甲醛的总和)。通过有机相的定量NMR分析得到的邻-/间-/对-异构体的收率(未分离的)分别为1.57％、0.29％和92.9％。

化合物

苯

NPB

DNPB

邻-NPBA

间-NPBA

对-NPBA

DPBA

邻-/间-/对-

实施例7

0.3

11.59

0.09

1.55

0.31

85.44

0.09

1.78/0.35/97.87

实施例8-10

在氮气下将己烷(己烷的异构体，48.0g)、正丙基苯(60.0g)和氯化铝(60.0g)装入300-mL的Hastelloy C高压釜。注：需要无水系统。将反应器密封并设置在通风橱中。将搅拌设定在600rpm并将反应器冷却至-25℃。缓慢地加入无水HCl，直到压力表达到85psig。注：放热。用CO将反应器加压到450psig并在整个反应过程中使所述CO压力保持在400-450psig。将温度缓慢地增至-20℃，直到看到适度的CO消耗速率。然后使反应温度在-20℃保持60分钟。注：反应温度取决于装入的HCl的量。在CO的消耗几乎停止之后，在65分钟内将反应温度缓慢地增至13℃。通过碱洗涤器缓慢地释放压力。在搅拌下将反应混合物转移至淬灭烧瓶中的180g冰水(含有2mL的浓HCl)。注：放热。温度为约45-50℃，持续20分钟。将混合物转移至分离漏斗。用10mL的己烷洗涤反应器和烧瓶至分离漏斗。除去底部的水相(244g)。用60mL水洗涤顶部的有机相。收集有机相(121.5g)并通过GC和定量NMR进行分析。通过GC得到的邻-/间-/对-异构体之比以及通过有机相的定量NMR分析得到的邻-/间-/对-异构体的收率(未分离的)在下表中给出。

化合物	苯	NPB	DNPB	邻-NPBA	间-NPBA	对-NPBA	DPBA	邻-/间-/对-
									实施例8	0.34	11.19	0.08	1.78	0.38	85.78	0.10	2.03/0.43/97.55
实施例9	0.33	11.42	0.09	1.74	0.35	85.29	0.07	1.99/0.40/97.61
									实施例10	0.33	10.69	0.15	1.84	0.37	85.93	0.12	2.08/0.42/97.49

在下述实施例中的所附表格中所报道的数字以基于通过GC分析得到的曲线下面积的积分的百分数表示。所报道的邻-/间-/对-的异构体之比的数字基于GC分析被归一化至100。

下表中所报道的收率以基于通过NMR分析得到的与内标相关的醛共振的积分的百分数表示。

应当理解，在本文任何地方通过化学名称或化学式提及的反应物和组分，无论是否以单数或复数形式提及，被认为它们在与通过化学名称或化学类型提及的另一种物质(例如，另一种反应物、溶剂等)接触之前就存在。在所得的混合物或溶液或反应介质中发生什么样的初始化学变化、转化和/或反应(如果有的话)并不重要，因为这种变化、转化和/或反应是在根据本发明公开所要求的条件下将指定的反应物和/或组分合在一起所产生的自然结果。因此，反应物和组分被鉴定为待被合在一起与进行期望的化学操作或反应相联系、或形成待用于进行期望的操作或反应的混合物的成分。此外，尽管实施方案可以指现在时态(“由…组成”、“包括”，“是”等)的物质、组分和/或成分，但也指如它于恰好在它按照本公开首先与一种或多种其他物质、组分和/或成分接触、共混或混合之前的时候存在的物质、组分或成分。

此外，即使权利要求可能提及现在时态(例如，“包括”，“是”等)的物质，但也指如它于恰好在它按照本公开首先与一种或多种其他物质接触、共混或混合之前的时候存在的物质。

除如可能明确以其他方式指出外，冠词“一”或“一个”(“a”或“an”)(如果在本文中使用以及如本文所用)并非旨在限制对该冠词所指的单个要素的描述或权利要求，并且不应被解释为对之进行限制。相反地，冠词“一”或“一个”(如果在本文中使用以及如本文所用)意在覆盖一个或多个这样的要素，除非文中明确以其他方式指出。

本发明在所附权利要求的精神和范围内可进行相当大的变化。

Claims

1.一种方法，其包括：

A) 将烷基苯、卤化铝和至少一种具有3至15个碳的范围内的脂族烃溶剂加入反应器；

B) 将所述反应器的内容物冷却至一个或多个在0至-50℃的范围内的温度；

C) 将足以将所述反应器装填至 25 psig (172kPa)至 200 psig (1379kPa)的范围内的压力的量的氢卤酸加入所述反应器；

D) 将足以将所述反应器装填至 200 psig (1379kPa)至 2000 psig (13,790kPa)的范围内的压力的量的一氧化碳加入所述反应器；以及

E) 使反应温度维持在一个或多个在 -50℃至 20℃的范围内的温度；

由此合成4-烷基苯甲醛。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述氢卤酸与所述烷基苯的摩尔比在1:1至20:1的范围内。

3.如权利要求1所述的方法，其中在反应完成之后且任选地在反应完成之前的反应混合物的气相色谱分析表示形成了基于消耗的烷基苯的量大于85面积%GC的4-烷基苯甲醛。

4.如权利要求1所述的方法，其中进行步骤E)直至所述氯化铝被用完并且邻位:间位:对位异构体之比使得通过定量NMR得到的所述对位异构体相对于合并的邻位-和间位-和对位异构体为至少90%。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述脂族烃溶剂包含大于90重量%的正异构体。

6.如权利要求4所述的方法，其中所述脂族烃溶剂包括下述中的一种或多种：丙烷、正丁烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述脂族烃溶剂包含大于10重量%的支链异构体。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述支链异构体包括下述的一种或多种：异丁烷、异戊烷、新戊烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2,2-二甲基丁烷、2,3-二甲基丁烷、2-甲基己烷、3-甲基己烷、2,2-二甲基戊烷、2,3-二甲基戊烷、2,4-二甲基戊烷、异辛烷、2,2-二甲基己烷、2,2,3,3-四甲基丁烷及其混合物。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述脂族烃溶剂包含大于5重量%的环脂族异构体。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述环脂族异构体包括下述的一种或多种：烷基取代的环戊烷、烷基取代的环己烷、烷基取代环庚烷、烷基取代的环辛烷、萘烷、环戊烷、环己烷、环庚烷、环辛烷。

11.如权利要求1所述的方法，其中在步骤(C)中，氢卤酸的量是足以将所述反应器装填至一个或多个在 40 psi(276kPa)至 130 psi(896kPa)的范围内的压力的量。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述压力是 80 psig至 120 psig。

13.如权利要求1所述的方法，其中在步骤(D)中，一氧化碳的量是足以将所述反应器装填至 300 psig (2068kPa)至 1000 psig (6895kPa)范围内的总压力的量。

14.如权利要求1所述的方法，其中在步骤(E)中，足以到达完成的时间是 4小时或更少。

15.如权利要求1所述的方法，其中甲酰化产物包含通过4-丙基苯甲醛的定量NMR得到的至少85%的收率。

16.如权利要求15所述的方法，其中甲酰化产物包含通过4-丙基苯甲醛的定量NMR得到的至少90%的收率。

17.如权利要求1所述的方法，其中所述反应温度是 -35℃至 20℃。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述反应温度是 -35℃至 5℃。

19.如权利要求1所述的方法，其还包括包含 1.5%或更少的量的二-正丙基苯(DNPB)的歧化产物。

20.如权利要求1所述的方法，其还包括包含 1.0%或更少的量的二丙基苯甲醛(DPBA)的歧化产物。

21.如权利要求1所述的方法，其中对位异构体是4-丙基苯甲醛。

22.如权利要求1所述的方法，其中在步骤(E)中，对位异构体占合并的邻位、间位和对位异构体的至少90%。

23.如权利要求22所述的方法，其中在步骤(E)中，所述对位异构体占合并的邻位、间位和对位异构体的至少97%。

24.如权利要求1所述的方法，其还包括分离所述4-烷基苯甲醛产物。

25.如权利要求24所述的方法，其中所述分离包括萃取、蒸馏、色谱或其组合。

26.如权利要求1所述的方法，其中所述氢卤酸是氯化氢或溴化氢。

27.如权利要求1所述的方法，其中所述卤化铝是氯化铝或溴化铝。

28.如权利要求1所述的方法，其中所述脂族烃溶剂包括下述中的一种或多种：丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷和石油馏出物及其混合物。

29.如权利要求9所述的方法，其中所述环脂族异构体包括下述的一种或多种：甲基环戊烷、甲基环己烷、二甲基环戊烷和二甲基环己烷。